DE112017007130T5 - SENSOR DEVICE - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt wird eine Sensorvorrichtung, die eine neue Struktur aufweist und es möglich macht zu erkennen, mit exzellenter Zuverlässigkeit, wenn ein Arbeiter oder dergleichen sich annähert an oder in Kontakt ist mit einem sich bewegenden Teil einer automatischen Vorrichtung. Eine Sensorvorrichtung (10) die: erkennt wenn sich ein Erkennungsziel (A) annähert an oder in Kontakt ist mit einem sich bewegenden Teil (18) einer automatischen Vorrichtung (12); und umfasst einen ersten Sensor (26), der das Erkennungsziel (A) in Positionen erkennt, die von dem sich bewegenden Teil (18) abgetrennt sind, und einen zweiten Sensor, der das Erkennungsziel (A) in Positionen erkennt, die näher an dem sich bewegenden Teil (18) sind als der erste Sensor (26), und ein dritter Sensor, der das Erkennungsziel (A) an Orten erkennt, die näher an dem sich bewegenden Teil (18) sind als der erste Sensor (26). Sowohl der zweite Sensor und der dritte Sensor erkennen, wenn sich das Erkennungsziel (A) dem sich bewegenden Teil (18) annähert von Positionen, die näher sind zu dem sich bewegenden Teil (18) als Positionen die durch den ersten Sensor (26) erkannt werden können. Provided is a sensor device which has a novel structure and makes it possible to recognize with excellent reliability when a worker or the like is approaching or in contact with a moving part of an automatic device. A sensor device (10) which detects: when a recognition target (A) approaches or is in contact with a moving part (18) of an automatic device (12); and a first sensor (26) that detects the recognition target (A) at positions separated from the moving part (18) and a second sensor that recognizes the recognition target (A) at positions closer to the target moving parts (18) are the first sensor (26), and a third sensor which detects the recognition target (A) at locations closer to the moving part (18) than the first sensor (26). Both the second sensor and the third sensor detect when the recognition target (A) approaches the moving part (18) from positions closer to the moving part (18) than positions detected by the first sensor (26) can be.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorvorrichtung, welche Annähern oder Kontakt erkennt zwischen einem sich bewegenden Teil einer automatischen Vorrichtung, wie z.B. einem Industrieroboter und einem Erkennungsziel.The present invention relates to a sensor device which detects approach or contact between a moving part of an automatic device, e.g. an industrial robot and a recognition target.
Verwandte TechnikRelated Technology
Normalerweise werden automatische Vorrichtungen wie z.B. Industrieroboter und automatisch gesteuerte Fahrzeuge (AGV) generell in Fabriken und dergleichen verwendet, z.B. aufgrund der Verwirklichung der industriellen Automatisierung. Solch eine automatische Vorrichtung ist ein sich bewegendes Teil, von welchem das Ganze oder ein Teil beweglich ist, um einen vorgegebenen Arbeitsvorgang durchzuführen, wie z.B. ein Arm eines Industrieroboters.Normally automatic devices, e.g. Industrial robots and automatic guided vehicles (AGV) generally used in factories and the like, e.g. due to the realization of industrial automation. Such an automatic device is a moving part of which the whole or a part is movable to perform a predetermined operation, e.g. an arm of an industrial robot.
Im Übrigen ist es, da Einsatz von automatischen Vorrichtungen wie z.B. behilflichen Robotern, die mit menschlichen Arbeitern in demselben Raum arbeiten, gestiegen ist, notwendig geworden, Sicherheit durch Verhindern einer Kollision zwischen einem sich bewegenden Teil einer automatischen Vorrichtung und einem Arbeiter zu verbessern, verwendend ein Mittel statt einem Sicherheitszaun. Z.B. ist es in dem Fall, in welchem ein Industrieroboter und ein Arbeiter in demselben Raum arbeiten, wichtig, das Auftreten von Unfällen zu verhindern, die durch einen Arm, der zusammenstößt mit dem Arbeiter oder einem äußeren Teilnehmer wie z.B. einem durch den Arbeiter verwendeten Werkzeug oder dergleichen verursacht werden, wenn sich der Arm oder dergleichen des Industrieroboters bewegt, und um Verletzung des Arbeiters und Schaden an den Armen, einem Gegenstand wie z.B. ein Werkzeug und dergleichen, zu vermeiden, wenn diese miteinander in Kontakt kommen.Incidentally, because of the use of automatic devices such as e.g. assistant robots working with human workers in the same room has become necessary to improve safety by preventing a collision between a moving part of an automatic device and a worker, using a means instead of a safety fence. For example, For example, in the case where an industrial robot and a worker work in the same room, it is important to prevent the occurrence of accidents caused by an arm colliding with the worker or an outside user such as an operator. a tool or the like used by the worker when the arm or the like of the industrial robot moves, and injury to the worker and damage to the arms, an object such as a worker's hand. a tool and the like to avoid when they come into contact with each other.
Deshalb schlägt das
Da es jedoch in der Sicherheitsvorrichtung von Patentdokument 1 unmöglich ist, eine Kollision zu vermeiden zwischen der Arbeitsvorgangsvorrichtung und dem Arbeiter oder dergleichen, wenn die erste Sensorvorrichtung, welche einen Arbeiter oder dergleichen an einer Position näher an der Arbeitsvorgangsvorrichtung erkennt, aufgrund eines Fehlers oder dergleichen nicht normal arbeitet, ist dort ein Bedarf für weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit.However, in the safety device of
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Patentliteraturpatent literature
Patentliteratur 1:
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Technisches ProblemTechnical problem
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem oben beschriebenen Hintergrund gemacht, und es ist ein Zielsetzung davon, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, aufweisend eine neue Struktur, die imstande ist, Annähern oder Kontakt eines Arbeiters oder dergleichen in Bezug auf ein sich bewegendes Teil einer automatischen Vorrichtung mit exzellenter Zuverlässigkeit zu erkennen.The present invention has been made in view of the background described above, and it is an object of providing a sensor device having a novel structure capable of approaching or contacting a worker or the like with respect to a moving part of an automatic device with excellent To recognize reliability.
Lösung des Problemsthe solution of the problem
Nachstehend werden Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben, die gemacht wurden, um solche Probleme zu lösen. Zusätzlich können Elemente, übernommen in jedem der unten beschriebenen Aspekte, in jeder Kombination so weit wie möglich übernommen werden.Hereinafter, aspects of the present invention which have been made to solve such problems will be described. In addition, elements adopted in each of the aspects described below may be adopted as much as possible in each combination.
Das heißt, der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Sensorvorrichtung bereit, welche Annähern oder Kontakt eines Erkennungsziels mit einem sich bewegenden Teil erkennt, das beweglich in einer automatischen Vorrichtung bereitgestellt ist. Die Sensorvorrichtung beinhaltet einen ersten Sensor, welcher das Erkennungsziel an einer Position weg von dem sich bewegenden Teil erkennt, einen zweiten Sensor, welcher das Erkennungsziel an einer Position näher an dem sich bewegenden Teil erkennt als der erste Sensor, und ein dritter Sensor, welcher das Erkennungsziel an einer Position näher an dem sich bewegenden Teil erkennt als der erste Sensor. Das Annähern des Erkennungsziels an den sich bewegenden Teil wird sowohl durch den zweiten Sensor als auch durch den dritten Sensor erkannt an einer Position näher an dem sich bewegenden Teil als eine durch den ersten Sensor erkennbare Position.That is, the first aspect of the present invention provides a sensor device that detects approach or contact of a recognition target with a moving part that is movably provided in an automatic device. The sensor device includes a first sensor that detects the recognition target at a position away from the moving part, a second sensor that indicates the recognition target a position closer to the moving part than the first sensor, and a third sensor which detects the recognition target at a position closer to the moving part than the first sensor. The approach of the recognition target to the moving part is recognized by both the second sensor and the third sensor at a position closer to the moving part than a position recognizable by the first sensor.
Gemäß der Sensorvorrichtung, aufweisend die Struktur des ersten Aspekts, kann das Annähern oder Kontakt des Erkennungsziels mit dem sich bewegenden Teil der automatischen Vorrichtung zuverlässig durch die drei Sensoren erkannt werden. Außerdem erkennen sowohl der zweite als auch dritte Sensor das Annähern oder Kontakt des Erkennungsziels an einer Position näher an dem sich bewegenden Teil als ein Distalende eines Erkennungsbereichs des ersten Sensors. Da deshalb im Annäherungszustand, in welchem ein Risiko von Kollision zwischen dem Erkennungsziel und dem sich bewegenden Teil höher ist, zuverlässigeres Erkennen verwirklicht wird durch doppeltes Erkennen des Erkennungsziels mit zwei Sensoren, können z.B. eine Kollision zwischen dem Erkennungsziel und dem sich bewegenden Teil zuverlässiger verhindert werden, und wenn entweder der zweite Sensor oder der dritte Sensor nicht effektiv arbeitet aufgrund eines Fehlers oder dergleichen, kann sogar eine Kollision zwischen dem Erkennungsziel und dem sich bewegenden Teil vermieden werden.According to the sensor device having the structure of the first aspect, the approaching or contact of the recognition target with the moving part of the automatic device can be reliably recognized by the three sensors. In addition, both the second and third sensors recognize the approach of the recognition target at a position closer to the moving part than a distal end of a recognition area of the first sensor. Therefore, in the approach state in which a risk of collision between the recognition target and the moving part is higher, more reliable recognition is realized by doubly recognizing the recognition target with two sensors, e.g. a collision between the recognition target and the moving part can be more reliably prevented, and if either the second sensor or the third sensor does not operate effectively due to an error or the like, even a collision between the recognition target and the moving part can be avoided.
Da ferner das Distalende des Erkennungsbereichs des ersten Sensors weiter weg ist von dem sich bewegenden Teil als der Erkennungsbereich des zweiten Sensors und der Erkennungsbereich des dritten Sensors, wird das Annähern des Erkennungsziels an einer Position weg von dem sich bewegenden Teil durch den ersten Sensor erkannt, und dann kann weiteres Annähern des Erkennungsziels durch den zweiten Sensor und den dritten Sensor erkannt werden. Daher wird Steuerung des sich bewegenden Teils gemäß der Entfernung zwischen dem sich bewegenden Teil und dem Erkennungsziel ermöglicht, und stufenweise kann auch Steuerung des sich bewegenden Teils durchgeführt werden basierend auf den Erkennungsergebnissen der drei Sensoren. Z.B. könnte das sich bewegende Teil in Bezug auf die Annäherungserkennung durch den ersten Sensor verlangsamt werden, und das sich bewegende Teil könnte gemäß dem Erkennen von weiterem Annähern mit dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor angehalten werden, und dergleichen.Further, since the distal end of the detection range of the first sensor is farther away from the moving portion than the detection range of the second sensor and the detection range of the third sensor, the approach of the detection target at a position away from the moving portion is detected by the first sensor, and then further approach of the recognition target by the second sensor and the third sensor can be detected. Therefore, control of the moving part is enabled according to the distance between the moving part and the recognition target, and control of the moving part can also be performed stepwise based on the recognition results of the three sensors. For example, For example, the moving part could be slowed down with respect to the approach recognition by the first sensor, and the moving part could be stopped according to the recognition of further approaching with the second sensor and the third sensor, and the like.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in dem ersten Aspekt beschriebenen Sensorvorrichtung, können ein Erkennungsbereich des zweiten Sensors und ein Erkennungsbereich des dritten Sensors verschiedene Bereiche in einer Richtung weg von dem sich bewegenden Teil aufweisen.In the second aspect of the present invention, according to the sensor device described in the first aspect, a detection range of the second sensor and a detection range of the third sensor may have different regions in a direction away from the moving part.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann, an einer Position näher an dem sich bewegenden Teil als das Distalende des Erkennungsbereichs des ersten Sensors, das Annähern des Erkennungsziels an das sich bewegende Teil schrittweise durch den zweiten Sensor und den dritten Sensor erkannt werden. Z.B. wenn der Erkennungsbereich des zweiten Sensors eingestellt wird, um eine Position weiter weg von dem sich bewegenden Teil als der Erkennungsbereich des dritten Sensors zu erreichen, kann das Annähern des Erkennungsziels an das sich bewegende Teil durch den zweiten Sensor erkannt werden, und weiteres Annähern oder Kontakt des Erkennungsziels an das sich bewegende Teil kann durch den dritten Sensor erkannt werden. Deshalb ist schrittweise Steuerung des sich bewegenden Teils basierend auf den Erkennungsergebnissen des zweiten Sensors und des dritten Sensors auch möglich. Z.B. kann das sich bewegende Teil, nachdem das sich bewegende Teil weiter verlangsamt wurde gemäß dem Erkennen des Erkennungsziels durch den zweiten Sensor, gestoppt werden gemäß dem Erkennen des Erkennungsziels durch den dritten Sensor, und dergleichen. Ferner kann z.B. Anhalten des sich bewegenden Teils unter normalen Umständen gesteuert werden basierend auf den Erkennungsergebnissen des zweiten Sensors, und der dritte Sensor kann ein Vorsensor sein, welcher funktioniert, wenn der zweite Sensor ausfällt.According to the second aspect, at a position closer to the moving part than the distal end of the detection area of the first sensor, the approach of the recognition target to the moving part can be stepwise recognized by the second sensor and the third sensor. For example, When the detection range of the second sensor is adjusted to reach a position farther away from the moving part than the detection range of the third sensor, the approach of the detection target to the moving part can be recognized by the second sensor and further approach or contact the recognition target to the moving part can be recognized by the third sensor. Therefore, stepwise control of the moving part based on the detection results of the second sensor and the third sensor is also possible. For example, For example, after the moving part has been further decelerated, the moving part may be stopped according to the detection of the recognition target by the second sensor according to the detection of the recognition target by the third sensor, and the like. Further, e.g. Under normal circumstances, the movement of the moving part may be controlled based on the detection results of the second sensor, and the third sensor may be a presensor which functions when the second sensor fails.
In dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in dem ersten oder zweiten Aspekt beschriebenen Sensorvorrichtung, können der Erkennungsbereich des zweiten Sensors und der Erkennungsbereich des dritten Sensors überlappen.In the third aspect of the present invention, according to the sensor device described in the first or second aspect, the detection range of the second sensor and the detection range of the third sensor may overlap.
Gemäß dem dritten Aspekt, da das Erkennungsziel doppelt erkannt werden kann durch den zweiten Sensor und den dritten Sensor an einer Position, in welcher der Erkennungsbereich des zweiten Sensors und der Erkennungsbereich des dritten Sensors überlappen, kann Erkennungsgenauigkeit verbessert werden, und die Zuverlässigkeit der Erkennung kann verbessert werden.According to the third aspect, since the recognition target can be doubly recognized by the second sensor and the third sensor at a position where the recognition range of the second sensor and the recognition range of the third sensor overlap, recognition accuracy can be improved, and the reliability of the recognition can be improved.
In dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der Sensorvorrichtung beschrieben in einem der Aspekte eins bis drei, kann mindestens einer von dem zweiten Sensor und dritten Sensor ein Kontaktsensor sein, welcher Kontakt des Erkennungsziels mit dem sich bewegenden Teil erkennt.In the fourth aspect of the present invention, according to the sensor device described in any of the first to third aspects, at least one of the second sensor and the third sensor may be a contact sensor that detects contact of the recognition target with the moving part.
Gemäß dem vierten Aspekt kann die Zuverlässigkeit der Erkennung verbessert werden durch Verwenden eines Kontaktsensors als mindestens einen von dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor, und z.B. kann, wenn das sich bewegende Teil angehalten ist aufgrund des Kontakterkennens zwischen dem Erkennungsziel und dem sich bewegenden Teil, unnötiges Anhalten des sich bewegenden Teils verhindert werden.According to the fourth aspect, the reliability of recognition can be improved by using a contact sensor as at least one of the second sensor and the third sensor, and for example, when the moving member is stopped due to the contact detection between the detection target and the moving member, unnecessary stopping of the moving member can be prevented.
In dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in dem vierten Aspekt beschriebenen Sensorvorrichtung, kann mindestens einer von dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor, welches ein Kontaktsensor ist, eine Struktur aufweisen, in welcher sowohl eine erste Elektrode als auch eine zweite Elektrode, welche verformbar sind, an einer Oberfläche einer dielektrischen Schicht befestigt sind, die elastisch verformbar ist, und kapazitive Sensoren sind, welche einen Druck, der auf einen gegenüberliegenden Abschnitt der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode wirkt über die dielektrische Schicht in einer gegenüberliegenden Richtung, basierend auf einem Ändern eines Kapazitätswerts.In the fifth aspect of the present invention, according to the sensor device described in the fourth aspect, at least one of the second sensor and the third sensor, which is a contact sensor, may have a structure in which both a first electrode and a second electrode, which are deformable, attached to a surface of a dielectric layer that is elastically deformable, and capacitive sensors that base pressure acting on an opposite portion of the first electrode and the second electrode across the dielectric layer in an opposite direction on changing a capacity value.
Gemäß dem fünften Aspekt, da der Kontaktsensor ein flexibler kapazitiver Sensor ist, aufweisend eine dielektrische Schicht und eine Elektrode, die verformbar sind, wird exzellente Erkennungsgenauigkeit verwirklicht, und die Kraft, die auf das Erkennungsziel zu der Zeit des Kontakts mit dem Erkennungsziel wirkt, wird leicht entspannt, und Sicherheit wird weiter verbessert.According to the fifth aspect, since the contact sensor is a flexible capacitive sensor comprising a dielectric layer and an electrode which are deformable, excellent recognition accuracy is realized and the force acting on the recognition target at the time of contact with the recognition target becomes Easily relaxed, and safety is further improved.
In dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in einem des ersten bis fünften Aspekts beschriebenen Sensorvorrichtung, können der zweite Sensor und der dritte Sensor das Erkennungsziel gemäß dem gleichen Erkennungsprinzip erkennen.In the sixth aspect of the present invention, according to the sensor device described in one of the first to fifth aspects, the second sensor and the third sensor can recognize the recognition target according to the same recognition principle.
Gemäß dem sechsten Aspekt, da der zweite Sensor und der dritte Sensor das gleiche Erkennungsprinzip aufweisen, können die Erkennungsschaltungen des zweiten Sensors und des dritten Sensors dieselbe Struktur aufweisen, und die Erkennungsschaltungen des zweiten Sensors und des dritten Sensors können leicht hergestellt werden.According to the sixth aspect, since the second sensor and the third sensor have the same detection principle, the detection circuits of the second sensor and the third sensor can have the same structure, and the detection circuits of the second sensor and the third sensor can be easily manufactured.
In dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in dem sechsten Aspekt beschriebenen Sensorvorrichtung, können der zweite Sensor und der dritte Sensor eine Erkennungsschaltung teilen.In the seventh aspect of the present invention, according to the sensor device described in the sixth aspect, the second sensor and the third sensor can share a detection circuit.
Gemäß des siebten Aspekts, da eine Erkennungsschaltung in dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor geteilt ist, kann Vereinfachung der Struktur und Raumersparnis des Anordnungsraums der Erkennungsschaltung erreicht werden.According to the seventh aspect, since a detection circuit is divided in the second sensor and the third sensor, simplification of the structure and space-saving of the arrangement space of the detection circuit can be achieved.
In dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in einem des ersten bis siebten Aspekts beschriebenen Sensorvorrichtung, kann der erste Sensor imstande sein, ein Erkennungsziel außerhalb der Gefahrenzone zu erkennen, in welcher das sich bewegende Teil beweglich ist.In the eighth aspect of the present invention, according to the sensor device described in any of the first to seventh aspects, the first sensor may be capable of recognizing a recognition target outside the danger zone in which the moving part is movable.
Gemäß dem achten Aspekt kann das Erkennungsziel durch den ersten Sensor erkannt werden vor Eintritt in die Gefahrenzone, in welcher eine Kollision mit dem sich bewegenden Teil auftreten kann. Wenn ferner die Bewegung des sich bewegenden Teils limitiert ist innerhalb eines vorbestimmten Bereichs wie in einem Armroboter, kann einer, aufweisend einen festen Erkennungsbereich, als der erste Sensor übernommen werden, die Anordnung des ersten Sensors kann erleichtert werden, und die Zuverlässigkeit der Erkennung durch den ersten Sensor kann verbessert werden.According to the eighth aspect, the recognition target may be recognized by the first sensor before entering the danger zone in which a collision with the moving part may occur. Further, when the movement of the moving member is limited within a predetermined range as in an arm robot, one having a fixed detection region may be adopted as the first sensor, the arrangement of the first sensor may be facilitated, and the reliability of detection by the first sensor can be improved.
In dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in einem des ersten bis achten Aspekts beschriebenen Sensorvorrichtung, kann eine elastische Dämpfungsschicht zum Puffern außerhalb des sich bewegenden angeordnet werden, und der zweite Sensor und der dritte Sensor können außerhalb der elastischen Dämpfungsschicht in Bezug auf das sich bewegende Teil angeordnet werden.In the ninth aspect of the present invention, according to the sensor device described in any one of the first to eighth aspects, an elastic damping layer for buffering may be disposed outside the moving one, and the second sensor and the third sensor may be disposed outside the elastic damping layer with respect to be arranged moving part.
Gemäß dem neunten Aspekt reduziert eine Puffereigenschaft der elastischen Dämpfungsschicht die wirkende Kraft, wenn das Erkennungsziel in Kontakt mit dem sich bewegenden Teil kommt. Ferner kann, sogar wenn mindestens einer von dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor ein Kontaktsensor ist, der Einfluss der elastischen Dämpfungsschicht auf die Erkennungsgenauigkeit durch Anordnen des zweiten Sensors und des dritten Sensors außerhalb der elastischen Dämpfungsschicht minimiert werden.According to the ninth aspect, a buffering property of the elastic damping layer reduces the acting force when the recognition target comes in contact with the moving part. Further, even if at least one of the second sensor and the third sensor is a contact sensor, the influence of the elastic damping layer on the recognition accuracy can be minimized by disposing the second sensor and the third sensor outside the elastic damping layer.
In dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in einem des ersten bis neunten Aspekts beschriebenen Sensorvorrichtung, kann eine Zwischendämpfungsschicht angeordnet werden zwischen dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor.In the tenth aspect of the present invention, according to the sensor device described in any one of the first to ninth aspects, an intermediate cushioning layer may be disposed between the second sensor and the third sensor.
Gemäß dem zehnten Aspekt reduziert die Puffereigenschaft der Zwischendämpfungsschicht die wirkende Kraft, wenn das Erkennungsziel in Kontakt mit dem sich bewegenden Teil kommt. Wenn ferner die Zwischendämpfungsschicht zwischen dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor angeordnet ist, können Erkennungsempfindlichkeiten des zweiten Sensors und des dritten Sensors eingestellt werden, verwendend die Zwischendämpfungsschicht.According to the tenth aspect, the buffering property of the intermediate damping layer reduces the acting force when the recognition target comes into contact with the moving part. Further, when the intermediate attenuation layer is disposed between the second sensor and the third sensor, detection sensitivities of the second sensor and the third sensor can be adjusted using the intermediate attenuation layer.
In dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß der in dem zehnten Aspekt beschriebenen Sensorvorrichtung, kann der zweite Sensor ein Kontaktsensor sein, welcher den Kontakt des Erkennungsziels erkennt, die Zwischendämpfungsschicht außerhalb des zweiten Sensors angeordnet werden kann, und eine überlappende Oberfläche der Zwischendämpfungsschicht auf dem zweiten Sensor in einer rauen Form ausgebildet werden kann, aufweisend konvexe Teile, welche in Richtung des zweiten Sensors ragt.In the eleventh aspect of the present invention, according to the sensor device described in the tenth aspect, the second sensor may be a contact sensor that detects the contact of the recognition target, the intermediate cushioning layer can be disposed outside the second sensor, and an overlapping surface of the intermediate cushioning layer on the second second sensor can be formed in a rough shape, having convex parts, which projects in the direction of the second sensor.
Gemäß dem elften Aspekt, da der konvexe Teil der Zwischendämpfungsschicht aufgebracht ist auf einen Erkennungsabschnitt des zweiten Sensors, kann z.B. Reduzieren der Kraft, die auf den Erkennungsabschnitt des zweiten Sensors wirkt zu der Zeit des Kontakts mit dem Erkennungsziel, durch die Puffereigenschaften der Zwischendämpfungsschicht unterdrückt werden, und die Erkennung des Kontakts durch den zweiten Sensor kann mit hoher Empfindlichkeit verwirklicht werden.According to the eleventh aspect, since the convex part of the intermediate cushioning layer is applied to a detection section of the second sensor, For example, reducing the force acting on the detection portion of the second sensor at the time of contact with the detection target can be suppressed by the buffering properties of the intermediate cushioning layer, and the detection of the contact by the second sensor can be realized with high sensitivity.
Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Annähern oder der Kontakt des Erkennungsziels in Bezug auf das sich bewegende Teil der automatischen Vorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit durch drei Sensoren erkannt werden, und besonders ist die Erkennung durch zwei Sensoren mit hoher Zuverlässigkeit verwirklicht an einer Position, die näher an dem sich bewegenden Teil ist als der erste Erkennungsbereich des ersten Sensors. Es ist ferner möglich, das Annähern des Erkennungsziels durch den ersten Sensor zu erkennen an einer Position weg von dem sich bewegenden Teil und zu erkennen weiteres Annähern des Erkennungsziels durch den zweiten Sensor und den dritten Sensor, und z.B. können schrittweise Steuerungen des sich bewegenden Teils durchgeführt werden auf der Basis der Erkennungsergebnisse der drei Sensoren.According to the present invention, the approximation or contact of the recognition target with respect to the moving part of the automatic device can be recognized with high reliability by three sensors, and in particular the recognition by two sensors with high reliability is realized at a position closer to the moving part is the first detection area of the first sensor. It is also possible to detect the approach of the recognition target by the first sensor at a position away from the moving part and to recognize further the approach of the recognition target by the second sensor and the third sensor, and e.g. For example, step-by-step controls of the moving part can be performed based on the detection results of the three sensors.
Figurenlistelist of figures
-
1 ist eine Seitenansicht, zeigend einen Roboter mit einer Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.1 FIG. 10 is a side view showing a robot with a sensor device according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. -
2 ist eine Querschnittsansicht, schematisch zeigend einen Teil eines Arms des Roboters, gezeigt in1 .2 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a part of an arm of the robot shown in FIG1 , -
3 ist eine perspektivische Ansicht, schematisch zeigend einen ersten Sensor, gezeigt in2 in demontiertem Zustand.3 FIG. 15 is a perspective view schematically showing a first sensor shown in FIG2 in disassembled condition. -
4 ist ein Blockdiagramm von Hardware, beinhaltend den ersten und den zweiten Sensor und Erkennungsschaltungen davon gezeigt in2 .4 FIG. 13 is a block diagram of hardware including the first and second sensors and detection circuits thereof shown in FIG2 , -
5 ist ein Blockdiagramm von Hauptfunktionen, implementiert durch die in4 gezeigte Hardware.5 is a block diagram of major functions implemented by the in4 shown hardware. -
6 ist ein Blockdiagramm von alternativer Hardware, beinhaltend den ersten und den zweiten Sensor und die Erkennungsschaltungen davon gezeigt in2 .6 FIG. 12 is a block diagram of alternative hardware including the first and second sensors and the detection circuits thereof shown in FIG2 , -
7 ist eine Querschnittsansicht, schematisch zeigend einen Teil eines Arms gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.7 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a part of an arm according to another embodiment of the present disclosure. FIG. -
8 ist eine Querschnittsansicht, schematisch zeigend einen Teil eines Arms gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.8th FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a part of an arm according to still another embodiment of the present disclosure. FIG. -
9 ist eine Querschnittsansicht, schematisch zeigend einen Teil eines Arms, darstellend einen Roboter mit einer Sensorvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.9 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a part of an arm illustrating a robot with a sensor device according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. -
10 ist eine Querschnittsansicht, schematisch zeigend einen Teil eines Arms gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.10 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a part of an arm according to still another embodiment of the present disclosure. FIG. -
11 ist eine Seitenansicht, zeigend einen Roboter mit einer Sensorvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.11 FIG. 10 is a side view showing a robot with a sensor device according to the third embodiment of the present disclosure. FIG. -
12 ist eine Querschnittsansicht, schematisch zeigend einen Teil eines Arms des Roboters gezeigt in11 .12 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a part of an arm of the robot shown in FIG11 ,
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Referenz zu den Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
Insbesondere beinhalten die Arme
Obwohl die Gelenkteile, welche die Glieder
Ferner wird in der Unterstützungsbasis
In der Ausführungsform wird der erste Sensor
Die Gefahrenzone
Der erste Sensor
Wie ferner in
Ferner wird eine elastische Dämpfungsschicht
In der elastische Dämpfungsschicht
Weiterhin wird ein zweiter Sensor
Wie in
Die dielektrische Schicht
Das erste Elektrodenblatt
Wie das erste Elektrodenblatt
Zusätzlich wird der zweite Sensor
Ferner wird ein dritter Sensor
Ferner werden, wie in
Die Erkennungsschaltung
Der Microcomputer
Zusätzlich sind digitale Signale, generiert durch die Microcomputer
Das heißt, ein Blockdiagramm von Hauptfunktionen, implementiert durch Hardware, beinhaltend den Microcomputer
Ferner weisen besondere Schaltungsstrukturen elektrischer Elemente der Hardware für Realisierung der in
Ferner kann, wie in
Die Sensorvorrichtung
Wie in
Obwohl die Bewegungsgeschwindigkeit des Arms
Als nächstes, wenn sich der Arbeiter A weiter dem Arm
Daher werden in der Ausführungsform gemäß dem Roboter
Da ferner das Annähern des Arbeiters
Ferner wird der Arbeiter
Da sowohl der zweite Sensor
In der Ausführungsform, da sowohl der zweite Sensor
Da sowohl der zweite Sensor
Hier sind sowohl der zweite Sensor
Da, wie auch in
Ferner wird in der Ausführungsform der erste Erkennungsbereich
Wie in
Ferner kann, wie in
Ferner zeigt
Insbesondere wird eine elastische Dämpfungsschicht
Eine Abschirmschicht
Weiterhin wird ein dritter Sensor
Auch kann in dem Roboter
Auch kann, wie in der Ausführungsform gezeigt, die Abschirmschicht
Obwohl
Auch kann, wie in
Ferner können in
Ferner zeigt
Als der dritte Sensor
Der dritte Sensor
In dem Roboter
Das heißt, wenn sich der Arbeiter
Daher kann in der Ausführungsform z.B. die Bewegungsgeschwindigkeit des Arms
Ferner wird in der Ausführungsform, da der dritte Sensor
In der Ausführungsform, da sowohl der zweite Sensor
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben im Detail beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht limitiert durch die besondere Beschreibung. Z.B. können der zweite und der dritte Sensor einen Näherungssensor in Kombination einsetzen, in welchem das Erkennungsziel an einer Position erkannt wird, weg von dem Arm ohne Kontakt, und einen Kontaktsensor, in welchem Kontakt des Erkennungsziels mit dem Arm erkannt wird, und sowohl der zweite Sensor als auch der dritte Sensor können Näherungssensoren sein oder können Kontaktsensoren sein.Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited by the specific description. For example, For example, the second and third sensors may employ a proximity sensor in combination, in which the recognition target is recognized at a position away from the unarmed arm, and a contact sensor in which contact of the recognition target with the arm is detected, and both the second sensor as well as the third sensor may be proximity sensors or may be contact sensors.
Weiterhin müssen der zweite Erkennungsbereich des zweiten Sensors und der dritte Erkennungsbereich des dritten Sensors nicht notwendigerweise eingestellt sein, sich teilweise oder ganz zu überlappen, und können auch eingestellt sein zu verschiedenen Bereichen ohne dem Überlappungsabschnitt. Auch können in solch einem Fall das Erkennungsziel durch sowohl den ersten Sensor als auch den dritten Sensor erkannt werden, und die Verlangsamung und das Anhalten des Arms kann durchgeführt werden auf der Armseite weiter als das Distalende des ersten Erkennungsbereichs des ersten Sensors.Furthermore, the second detection area of the second sensor and the third detection area of the third sensor need not necessarily be set to partially or completely overlap, and may also be set to different areas without the overlapping section. Also, in such a case, the recognition target can be recognized by both the first sensor and the third sensor, and the slowing and stopping of the arm can be performed on the arm side farther than the distal end of the first recognition range of the first sensor.
Auch der erste Sensor und der dritte Sensor sind nicht limitiert auf die kapazitiven Sensoren, und verschiedene wohlbekannte Näherungssensoren oder Kontaktsensoren wie z.B. ein elektrischer Widerstands-Typ Sensor, ein Lasersensor und ein Ultraschallsensor können eingesetzt werden. Weiterhin können Sensoren, eingebaut in eine automatische Vorrichtung wie z.B. einem Sensor, welcher einen Strom eines Motors erkennt zum Antreiben eines Gelenkteils eines Arms oder ein Sensor, welcher ein Drehmoment erkennt, das auf ein Gelenkteil eines Arms wirkt, auch verwendet werden als der erste Sensor und der dritte Sensor. Der erste Sensor und der dritte Sensor sind wünschenswert flexible Sensoren, aber können starre Sensoren sein solange Sicherheit zu der Zeit des Kontakts gewährleistet ist.Also, the first sensor and the third sensor are not limited to the capacitive sensors, and various well-known proximity sensors or contact sensors such as an electrical resistance type sensor, a laser sensor and an ultrasonic sensor can be used. Further, sensors incorporated in an automatic device such as a sensor which detects a current of a motor for driving a wrist joint part or a sensor which detects a torque acting on a wrist joint part of an arm can also be used as the first sensor and the third sensor. The first sensor and the third sensor is desirably flexible sensors, but may be rigid sensors as long as safety is ensured at the time of contact.
Weiterhin können Sensoren, welche ein Erkennungsziel erkennen basierend auf verschiedenen Erkennungsprinzipien, wie z.B. kapazitive Sensoren und ein elektrischer Widerstandssensor, kombiniert werden und verwendet werden als der zweite Sensor und der dritte Sensor. Demzufolge ist es leicht zu vermeiden, dass der zweite Sensor und der dritte Sensor zur selben Zeit ausfallen aufgrund einer besonderen Bedingung (ein Eingang einer großen Last, Temperaturumgebung, und dergleichen), und Zuverlässigkeit kann verbessert werden.Furthermore, sensors recognizing a recognition target can be based on various recognition principles, such as e.g. capacitive sensors and an electrical resistance sensor, are combined and used as the second sensor and the third sensor. As a result, it is easy to prevent the second sensor and the third sensor from failing at the same time due to a special condition (an input of a large load, temperature environment, and the like), and reliability can be improved.
Der erste Sensor wird bereitgestellt auf der Unterstützungsbasis, welche sich außerhalb des sich bewegenden Teils befindet, wie z.B. der Arm wie in der Ausführungsform oben beschrieben, und erkennt ein Eindringen eines Erkennungsziels in einen fest eingestellten Bereich, und kann auch bereitgestellt werden in dem sich bewegenden Teil, um ein Eindringen eines Erkennungsziel zu erkennen in einen Bereich, der sich ändert, während sich das bewegende Teil bewegt.The first sensor is provided on the support base which is outside the moving part, e.g. the arm as described in the embodiment above, and recognizes intrusion of a recognition target into a fixed set area, and also can be provided in the moving part to detect intrusion of a recognition target into a region that changes as the object moves moving part moves.
Ferner kann der erste Sensor jeder Sensor sein, solange wie sich der erste Erkennungsbereich weiter erstreckt als der zweite Erkennungsbereich des zweiten Sensors und der dritte Erkennungsbereich des dritten Sensors, und kann z.B. eine Struktur übernehmen, in welcher sowohl der zweite Sensor also auch der dritte Sensor Kontaktsensoren sind und der erste Sensor ein Näherungssensor ist, wie z.B. ein kapazitiver Sensor, welcher das Annähern des Erkennungsziels an eine Position nahe dem Arm erkennt.Further, the first sensor may be any sensor as long as the first detection range extends further than the second detection range of the second sensor and the third detection range of the third sensor, and may be e.g. adopt a structure in which both the second sensor and the third sensor contact sensors and the first sensor is a proximity sensor, such. a capacitive sensor which detects the approach of the recognition target to a position near the arm.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Arbeiter A beispielhaft erläutert als das Erkennungsziel, erkannt durch den ersten, den zweiten und den dritten Sensor, aber das Erkennungsziel wird nicht limitiert auf eine Person und kann ein Objekt sein. Ferner ist es wünschenswert, dass Dämpfungsmaterialien wie z.B. eine elastische Dämpfungsschicht und eine Zwischendämpfungsschicht angeordnet werden, um die Kraft, die zu der Zeit des Kontakts des Erkennungsziels wirkt, zu reduzieren, aber die elastische Dämpfungsschicht und die Zwischendämpfungsschicht sind nicht essenziell.In the embodiment described above, the worker A is exemplified as the recognition target recognized by the first, second, and third sensors, but the recognition target is not limited to a person and may be an object. Further, it is desirable that damping materials such as e.g. an elastic damping layer and an intermediate damping layer may be arranged to reduce the force acting at the time of contact of the recognition target, but the elastic damping layer and the intermediate damping layer are not essential.
Ferner wird eine automatische Vorrichtung, in welcher die Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt wird, nicht limitiert auf den industriellen Roboter, gezeigt in der oben beschriebenen Ausführungsform, und kann angewendet werden auf z.B. einen medizinischen Roboter oder Pflegeroboter oder ein automatisch gesteuertes Fahrzeug (AGV). In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Struktur, in welcher ein Teil von der automatischen Vorrichtung das sich bewegende Teil ist, beispielhaft erläutert. Jedoch wenn z.B. die automatische Vorrichtung das AGV ist, wird die ganze automatische Vorrichtung das sich bewegende Teil.Further, an automatic device in which the sensor device according to the present invention is mounted is not limited to the industrial robot shown in the embodiment described above, and can be applied to e.g. a medical robot or care robot or an automatically controlled vehicle (AGV). In the embodiment described above, the structure in which a part of the automatic device is the moving part is exemplified. However, if e.g. the automatic device is the AGV, the whole automatic device becomes the moving part.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10, 90, 10010, 90, 100
- Sensorvorrichtungsensor device
- 12, 92, 10212, 92, 102
- Roboter (automatische Vorrichtung)Robot (automatic device)
- 1818
- Arm (sich bewegendes Teil)Arm (moving part)
- 2626
- erster Sensorfirst sensor
- 2828
- erster Erkennungsbereichfirst detection area
- 2929
- Gefahrenzonedanger area
- 3434
- elastische Dämpfungsschichtelastic damping layer
- 3636
- zweiter Sensorsecond sensor
- 3838
- zweiter Erkennungsbereichsecond detection area
- 4040
- dielektrische Schichtdielectric layer
- 4242
- erste Elektrodefirst electrode
- 4646
- zweite Elektrodesecond electrode
- 54, 10654, 106
- dritter Sensorthird sensor
- 56, 10856, 108
- dritter Erkennungsbereichthird detection area
- 58, 7758, 77
- Erkennungsschaltungdetection circuit
- 78, 8078, 80
- ZwischendämpfungsschichtBetween damping layer
- 8282
- konvexes Teilconvex part
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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